JP5239089B2 - 硫酸に対する耐食性が優れた鉄鋼及びその製造方法 - Google Patents
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Description
Cの含有量が0.15質量%をこえると、硫酸に対する耐食性と熔接特性が低下し、本発明で用いられる装置のライフスパンの短縮を導くのみならず欠陥の発生の可能性を増大させる。従って、炭素(C)は含有量0.15質量%以下を加えることが好ましい。
シリコン(Si)は、主に強度を向上させるために添加する元素である。しかし、シリコン(Si)の含有量が1.0質量%に達すると、低温−低硫酸濃度の範囲において鉄鋼の耐食性が低下する。従ってシリコン(Si)は1.0質量%以下の含有量を添加するのが好ましい。
マンガン(Mn)は、通常、従来の鉄鋼に解している硫黄(S)を硫化マンガンの形態で凝結させて、溶解した硫黄(S)に起因する赤色ぜい性(red shortness)を防止するために加えられる。本発明の場合は、マンガン(Mn)は赤色ぜい性を防止すると共に常温及び高温での鉄鋼の強度を増進させるために加えられる。
硫黄(S)は、できる限り少ない含有量が加えられるのが好ましい。硫黄(S)の含有量が0.03質量%を超えると、赤熱ぜい性(hot brittleness)により欠陥が発生する可能性が増大する。従って、硫黄(S)の含有量の上限を0.03質量%に調整することが好ましい。
リン(P)の含有量が0.02質量%に達すると、強度上昇の效果は期待できるが硫酸に対する耐食性が大きく低下する。従って、リン(P)の含有量の上限を0.02質量%に調整することが好ましい。
アルミニウム(Al)は、精練過程で脱酸素を目的として添加される元素である。アルミニウム(Al)の含有量が0.01質量%未満では脱酸素効果が少なく、一方アルミニウム(Al)の含有量が0.1質量%を超過すると、Al酸化物の増加により鉄鋼の表面に欠陥が発生する可能性が高い。
銅(Cu)は、硫酸に対する耐食性を考慮するとき、必ず添加すべき元素である。ここで、高い耐食性を示すためには、銅(Cu)の含有量は0.2質量%を超えさせるべきである。銅(Cu)の含有量が1.0質量%を超すと、加えた銅の量の増加に対して耐食性は少ししか増加しない。従って、銅(Cu)の含有量の上限は1.0質量%に制限することが好ましい。
銅(Cu)に加えて、コバルト(Co)は、耐硫酸鋼に特徴的な元素である。コバルト(Co)を銅(Cu)と一緒に加えたとき、コバルト(Co)を単独で用いた時に比べて非常に優れた耐食性を確保することができる。コバルト(Co)の含有量が0.02質量%以下のときは、添加効果は少ない。これに反して、コバルト(Co)の含有量が0.1質量%より大きいと、加えられたコバルト(Co)の量に対して耐食性はほとんど増加せず、製造コストが非常に高くなる。
クロム(Cr)は、鉄鋼の表面に高温でクロム系酸化物を形成することによって、鉄鋼の耐食性を増加させるために加えられる。ここで、加えられたクロム(Cr)の含有量が0.1質量%以下では、鋼の表面に保護フィルムはほとんど形成されない。加えられたクロム(Cr)の量が増加すれば、保護フィルムはより容易に形成され、改善された保護効果を導く。しかしながら、クロム(Cr)の含有量が1.0質量%を超すと、過剰のクロム(Cr)は保護効果に影響しない。
ニッケル(Ni)は、硫酸に対する耐食性を著しく阻害する元素であるが、過去にはCu添加鋼の連続鋳造工程または熱間圧延工程に発生し得る表面欠陷を防止するために添加された。しかし、0.1質量%以下のニッケル(Ni)が添加された場合も、鉄鋼は滑らかな表面と改善された耐食性とを同時に持つ。更に、製造原価も節約することができる。
ニオブ(Nb)は、微細なNbCとして析出して、常温及び高温において鉄鋼の強度を高度に改善するのに寄与する元素である。鉄鋼の所望の強度を確保するためにはニオブ(Nb)を0.02質量%以上加えなければならない。これによって鉄鋼の強度は、ニオブ(Nb)の量の増加に対応して高まる。
バナジューム(V)の含有量が0.02質量%以下であると鉄鋼の強度はほとんど強化されず、一方、バナジューム(V)の含有量が0.1質量%に達すると、鉄鋼の耐食性が低下する可能性がある。
本発明によれば、上記組成の鉄鋼を従来の方法によって再加熱を行い、熱間圧延鋼板を製造するために熱間圧延するか、または、冷間圧延鋼板を製造するために熱間圧延鋼板を冷間圧延することができる。
加速冷却工程と低温巻取り工程は、本発明に係る鉄鋼の製造には適用しない。従って、低温構造体を含む鉄鋼の製造方法は、本発明に係る加速冷却工程を基により詳しく述べられるであろう。
次の表1に記載した組成の要求を満たす成分を溶融して製造した鋼塊を、加熱炉で1時間加熱し熱間圧延した。熱間圧延の仕上げ温度は870〜890℃、組成物の巻取り温度は560℃と660℃の2つの条件に区分して設定し、熱間圧延鋼板の最終の厚さは大手の顧客の使用の厚さを考慮して6.0mmに設定した。熱間圧延された試験片は、70℃の50%硫酸に3時間浸し、その後低温・低硫酸濃度範囲の耐食性を測定した。また、熱間圧延された試験片は常温と高温(500℃)における引張り試験を行って機械的な特性を評価した。結果は次の表2に記載した。引張り試験を高温で行う場合は、温度偏差を最小化するために、引張り試験用試験片を所望の温度まで加熱してその温度に30分間保った。表1に記載したA1〜A12の鉄鋼のアルミニウム(Al)の含有量は0.03質量%である。
Claims (10)
- 質量%で、Cが0.15%以下、Siが1.0%以下、Mnが2.0%以下、Sが0.03%以下、Pが0.02%以下、Alが0.01〜0.1%、Cuが0.2〜1.0%、Coが0.02〜0.1%、Crが0.1〜1.0%、Niが0.1%以下、Nbが0.02〜0.1%、及び残部がFeと他の不可避な不純物とから成ることを特徴とする硫酸に対する耐食性が優れた鉄鋼。
- 質量%で、Cが0.15%以下、Siが1.0%以下、Mnが2.0%以下、Sが0.03%以下、Pが0.02%以下、Alが0.01〜0.1%、Cuが0.2〜1.0%、Coが0.02〜0.1%、Crが0.1〜1.0%、Niが0.1%以下、Nbが0.02〜0.1%、及び残部がFeと他の不可避な不純物とから成り、アシキュラーフェライト(accicular ferrite)、ベイニティックフェライト(banitic ferrite)、及びベイナイト(bainite)の群から選択される少なくとも1種の低温構造体を含むことを特徴とする硫酸に対する耐食性が優れた鉄鋼。
- 前記Mnの含有量は1.51〜2.0質量%の範囲であることを特徴とする請求項1または請求項3に記載の硫酸に対する耐食性が優れた鉄鋼。
- 前記Mnの含有量は0.5〜1.50質量%の範囲であることを特徴とする請求項1または請求項3に記載の硫酸に対する耐食性が優れた鉄鋼。
- 前記アシキュラーフェライト、前記ベイニティックフェライト、及び前記ベイナイトの群からから選択される少なくとも1種の前記低温構造体が20質量%以上存在することを特徴とする請求項3に記載の硫酸に対する耐食性が優れた鉄鋼。
- 質量%で、Cが0.15%以下、Siが1.0%以下、Mnが2.0%以下、Sが0.03%以下、Pが0.02%以下、Alが0.01〜0.1%、Cuが0.2〜1.0%、Coが0.02〜0.1%、Crが0.1〜1.0%、Niが0.1%以下、Nbが0.02〜0.1%、及び残部をFe及びその他不可避な不純物で構成される鉄鋼を熱間圧延する工程と、前記鉄鋼を加速冷却する工程と、前記鉄鋼が前記低温構造体を有することができるように前記鉄鋼を500〜600℃の温度で巻取る工程と、から成ることを特徴とする硫酸に対する耐食性が優れた鉄鋼の製造方法。
- 前記加速冷却する工程は、30〜50℃/秒の平均冷却速度で行うことを特徴とする請求項7に記載の硫酸に対する耐食性が優れた鉄鋼の製造方法。
- 前記Mnの含有量は、1.51〜2.0質量%の範囲であることを特徴とする請求項7に記載の硫酸に対する耐食性が優れた鉄鋼の製造方法。
- 前記Mnの含有量は、0.5〜1.50質量%の範囲であることを特徴とする請求項7に記載の硫酸に対する耐食性が優れた鉄鋼の製造方法。
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